不久，30架日本俯衝轟炸機在混戰中突破攔截網，直取“企業”號航空母艦，“企業”號奮力抗擊，防空炮彈在空中紛紛開花，染黑了雪白的雲朵。“北卡羅來納”號戰列艦射出的炮彈在空中砰砰炸響，紛飛的彈片在航空母艦上空構成了一道鋼鐵屏幕，一架架日機如撲火飛蛾般地拖著濃煙墜入大海。但是，終有數架俯衝轟炸機接連突破火網，呼嘯著俯衝到500米的高度投下了重磅炸彈。一個美海軍軍官竟激動地用他的小手槍朝著直衝下來的日機射擊，直到把子彈全部打光。“企業”號艦長戴維斯海軍上校拚命用大舷角急轉彎，但日機不顧死活的衝鋒還是起了作用，3顆炸彈直接命中飛行甲板。第一顆炸彈發出刺耳的尖叫，斜向落入甲板，這大概是一種定時的穿甲彈，當其穿過航母第一、二層甲板時並未起爆，而在更下麵的第三層轟然發出可怕的巨響，數十名水兵當場陣亡，並引起大火；第二顆炸彈命中“企業”號艦尾升降機右側10米處，2台升降機報廢；第三顆炸彈落在艦舷，炸壞水密隔艙，海水無情地湧入破口。日機對“企業”號的攻擊持續了6分種後，殘存的日機開始向北回撤，美戰鬥機全力追擊。一小時後，經過損管隊的出色搶修，受傷的“企業”號消除了輕微的傾斜，一邊以24節航速向南撤退，一邊回收尚未著艦的艦載機。
激戰中，日機沒有發現遠處的“薩拉托加”號航空母艦，使其避過了這場劫難。同樣，弗萊徹的第二批空襲機群也沒有找到近藤編隊的“翔鶴”號和“瑞鶴”號航空母艦，隻在返航時意外地發現了一個單獨行動的日軍艦群，並將其中的日軍水上飛機供應母艦“千歲”號擊傷。近藤海軍中將損失了1艘輕型航空母艦和90多架艦載機後，8月24日午夜開始向特魯克基地撤退，而田中海軍少將率領的登陸運輸隊則在驅逐艦的護送下，利用夜暗繼續向南方的瓜島駛去。25日天亮時，亨德森機場的8架“無畏”式俯衝轟炸機集中攻擊並重創了“神通”號輕巡洋艦，“睦月”號驅逐艦見狀急忙靠近，去救援他們的司令官。這時，由聖埃斯皮裏圖島起飛的B-17陸軍轟炸機嗡嗡地飛來了，“睦月”號艦長煙野海軍中校對這種高空水平轟炸機滿不在乎。在他的印象中，這種飛機對海麵目標的擊中率幾乎為零。不料恰恰有3顆炸彈準確地落在了他的艦上，當水兵們把落湯雞似的煙野艦長從海裏打撈上來時，他看著沉沒的軍艦憤憤不平地說：“混蛋！連B-17也有機會逞能了！”在拉包爾的山本司令長官見瓜島登陸運輸隊處境險惡，隻好命令田中返航。日軍此次奪回瓜島的作戰計劃就這樣夭折了。
所羅門群島以東的海戰落幕了，日美兩國海軍基本打了個平手。但是，海戰的結局，粉碎了日軍迅速奪回瓜島機場的企圖，進一步使血腥的瓜島之戰陷入了曠日持久的局麵。
4.夜襲“東京快車”
田中海軍少將的登陸運輸隊在所羅門群島以東海戰中嚐到了苦頭，此後，日本海軍在向瓜島接近、給堅守島上陣地的部隊提供增援補給時，行動更加慎重。天黑前，日軍驅逐艦和運輸船總是在“槽海”北部徘徊，入夜後，才進入“鐵底灣”，待人員上陸和物資卸載完畢，日艦常對亨德森機場進行炮擊，爾後再經“槽海”北上，於天亮前跑出美轟炸機的作戰半徑之外。盟軍的驅逐艦曾在夜裏被擅長夜戰的日軍驅逐艦擊沉多艘，迫使盟軍艦船也變得小心起來，天色一黑即撤離“鐵底灣”。日軍的這種行動很有規律，被美海軍陸戰隊稱為“東京快車”。這一時期瓜島附近的製海權，白天掌握在美軍手中，夜間則轉入日軍手中。雙方水麵艦艇在“鐵底灣”發生的幾次小規模海戰，不外乎兩種情況：一是盟軍艦隻晝間在“鐵底灣”活動時間過長，日落後與日艦相遇而引起交戰；二是盟軍艦隻夜間冒險進入這一水域而同日艦發生遭遇戰。